Agentes Inteligentes

1
Agentes Inteligentes

• Geber Ramalho
• Jacques Robin
• CIn-UFPE

2
O que são Agentes Inteligentes?

• Agentes de software (softbots) ou robôs físicos
• Com inteligência artificial embutida
• Então
• O que é inteligência artificial?
• O que são agentes de software?
• Resposta guiada pelas aplicações práticas ...

3
... de amanha ...
Blade Runner
M A T R I X
A.I.
4
... e de hoje
Domínios de aplicações da IA na página da
AAAIwww.aaai.org/AITopics/html/applications.html

• Agriculture, Natural Resource Management, and the
  Environment
• Architecture Design
• Art
• Artificial Noses
• Astronomy Space Exploration
• Assistive Technologies
• Banking, Finance Investing
• Bioinformatics
• Business Manufacturing
• Drama, Fiction, Poetry, Storytelling Machine
  Writing
• Earth Atmospheric Sciences
• Engineering
• Filtering
• Fraud Detection Prevention
• Hazards Disasters
• Information Retrieval Extraction
• Knowledge Management

• Law
• Law Enforcement Public Safety
• Libraries
• Marketing, Customer Relations E-Commerce
• Medicine
• Military
• Music
• Networks - including Maintenance, Security
  Intrusion Detection
• Politics Foreign Relations
• Public Health Welfare
• Scientific Discovery
• Social Science
• Sports
• Telecommunications
• Transportation Shipping
• Video Games, Toys. Robotic Pets Entertainment

5
Aplicações da IA automação de sistemas complexos

• Como modelar os componentes do sistema e dar-lhes
  autonomia?
• Como assegurar uma boa comunicação e coordenação
  entre estes componentes?

6
Aplicações da IA sistemas de controle

• Como brecar o carro sem as rodas deslizarem em
  função da velocidade, atrito, etc.?
• Como focar a câmera em função de luminosidade,
  distância, etc.?
• Como ajustar a temperatura em da quantidade de
  roupa, fluxo de água, etc.?

7
Aplicações da IA previsão

• Como prever o valor do dólar (ou o clima) amanhã?
• Que dados são relevantes? Há comportamentos
  recorrentes?

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Aplicações da IA para a própria computação

• Internet e Web
• Redes e Sistemas Distribuídos
• Banco de dados
• Engenharia de software
• Hardware (projeto e análise)
• Robótica
• Interfaces
• Computação Gráfica
• Jogos
• Etc.

• Visão moderna da IA
• Maior valor agregada quando embutida com resto da
  computação
• MIT AI Lab CIn-UFPE ?

9
Aplicações da IA controle de robôs

• Como obter navegação segura e eficiente,
  manipulação fina e versátil, autonomia?
• E no caso de ambientes dinâmicos e imprevisíveis?

HAZBOT ambientes com atmosfera inflamável
10
Aplicações da IA simulações e jogos

• Como modelar o ambiente físico e o
  comportamento/personalidade dos personagens?
• Como permitir interação interessante com o
  usuário?

FIFA Soccer
The Sims
11
Aplicações da IA recomendação de produtos

• Como fazer recomendações personalizadas de
  produtos?
• Como modelar os perfis dos compradores?

12
Aplicações da IA busca de informação na web

• Como localizar a informação relevante?

13
Aplicações da IA detecção de intrusãoe
filtragem de spam

• Como saber se uma mensagem é lixo ou de fato
  interessa?

• Como saber se um dado comportamento de usuário é
  suspeito e com lidar com isto?

14
Aplicações da IA interfaces amigáveis

• Como dar ao usuário a ajudar de que ele precisa?
• Como interagir (e quem sabe navegar na web) com
  celular sem ter de digitar (hands-free)?

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Computadores fazem arte ...... artistas fazem
dinheiro?

• Faturamento da indústria da IA
• 2002 11.9 bilhões
• taxa de crescimento anual 12.2
• projeção para 2007 21.2 bilhões
• fonte www.aaai.org/AITopics/html/stats.html
• Empresas especializadas em IA
• http//dmoz.org/Computers/Artificial_Intelligence/
  Companies/
• Grandes empresas desenvolvendo e utilizando IA
• IBM, HP, Sun, Microsoft, Unisys, Google,
  Amazon.com, ...
• Grandes empresas utilizando IA
• www.businessweek.com/bw50/content/mar2003/a3826072
  .htm
• Wal-Mart, Abbot Labs, US Bancorp, LucasArts, ...
• Órgãos governamentais utilizando IA
• US National Security Agency
• Detran do Pernambuco ... não usa não ?

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Pluridisciplinaridade da IA
17
Definições da IA
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Definições da IA

• Máquina que realiza tarefa
• Pela qual não existe algoritmo conhecido ou
  prático
• No entanto efetuada com alto desempenho por
  humanos

• Máquina que utiliza técnicas desenvolvidas em
  pesquisa de IA
• Algum problema?

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Inteligência Artificial x Inteligência
Computacional

• Desenvolver sistemas que realiza tarefas
• Pela qual não existe algoritmo conhecido ou
  prático
• No entanto efetuada com desempenho por
  humanos
• Usando qualquer técnica
• Simbólica
• Lógica, Regras, Objetos
• Numérica
• Híbrida simbólica-numérica

• Desenvolver sistemas que realizatarefas
• Pela qual não existe algoritmo conhecido ou
  prático
• No entanto efetuada com desempenho por
  humanos
• Usando apenas técnicas numéricas de IA
• Redes neurais
• Redes Bayesianas
• Probabilidades e estatística
• Sistemas nebulosos
• Algoritmos genéticos
• Formigas
• Híbrida numérica-numérica

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O que é um agente?Definição geral mínima

• Qualquer entidade (humano, animal, robô,
  software)
• Imersa ou situada em um ambiente (físico,
  virtual/simulado) e que,
• Percebe esse ambiente através de sensores (olhos,
  câmera, socket)
• Age sobre esse ambiente através de atuadores
  (mãos, roda, socket)
• Possui objetivos próprios, i.e., estados do
  ambientes preferidos (explícitos ou implícitos)
• Escolha suas ações em função das suas percepções
  para atingir seus objetivos
• Ciclo de processamento
• Percebe P
• Interpreta suas percepções I f(P)
• Escolha suas ações A g(I,O) para atingir
  objetivos O
• Executa A

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O que é um agente?
Ambiente
Interpretaçãodas percepções I f(P)

1. Percepções ambientais
2. Própriocepções
3. Percepções comunicativas

Sensores
Objetivos

1. Ações de alterações ambientais
2. Ações perceptivas
3. Ações comunicativas

Atuadores
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Agentes no mapa da computação
Agentes
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Agente x Objeto

• Intencionalidade
• Encapsula objetivos próprios (mesmo que
  implicitamente) além de dados e métodos
• Autonomia de decisão
• Pode iniciar ação da sua própria iniciativa para
  satisfazer seus objetivos (pro-atividade)
• Pode negar-se a um pedido de ação da parte de
  outro agente (negociação)
• Entrada e saída mais complexa sensores e
  atuadores
• Continuidade temporal sempre monitorando o
  ambiente
• Granularidade maior
• Encapsula código do tamanho de um pacote ou
  componente
• Composto de vários objetos quando implementado no
  paradigma OO

• Sem objetivo próprio
• Sem autonomia de decisão
• Executa apenas quando invocado por outros objetos
• Executa sempre que invocado por outros objetos
• Entrada e saída parâmetros e resultado de
  métodos
• Descontinuidade temporal ativo apenas durante
  invocação dos seus métodos

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Sistema Multi-Agente x Sistema Distribuído
25
Agente Inteligente x Softbot burro
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Agente Inteligente x Sistema de IA Clássica
27
O que é um agente? Outras propriedades
freqüentemente associadas

• Autonomia de raciocínio
• Requer IA, máquina de inferência e base de
  conhecimento
• Chave para sistemas especialistas embutidos,
  controle, robótica, jogos, agentes na internet
  ...
• Adaptabilidade
• Requer IA, aprendizagem de máquina
• Chave para agentes na internet, interfaces
  amigáveis ...
• Sociabilidade
• Requer IA técnicas avançadas de sistemas
  distribuídos
• Protocolos padrões de comunicação, cooperação,
  negociação
• Raciocínio autônomo sobre crenças e
  confiabilidade
• Arquiteturas de interação social entre agentes
• Chave para simulação multi-agente, comercio
  eletrônico, ...

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O que é um agente? Outras propriedades
freqüentemente associadas

• Personalidade
• Requer IA, modelagem de atitudes e emoções
• Chave para entretenimento digital, realidade
  virtual, interfaces amigáveis ...
• Continuidade temporal e persistência
• Requer interface com sistema operacional e banco
  de dados
• Chave para filtragem, monitoramento, controle,
  ...
• Mobilidade
• Requer
• Interface com rede
• Protocolos de segurança
• Suporte a código móvel
• Chave para agentes de exploração da internet, ...

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Porque usar a metáfora de agentes?

1. Livro-texto de IA mais didático e mais moderno
2. Fornece metodologias de desenvolvimento de
   sistemas inteligentes estendendo as de
   engenharia de software

1. Fornece visão unificadora das váriassub-áreas da
   IA
2. Ajuda a embutir a IA em sistemascomputacionais
   tradicionais
3. Permite tratar melhor a interação com ambiente
4. Permite tratamento natural da IA distribuída

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Agentes metodologia de desenvolvimento

• Decompõe problema em
• percepções, ações, objetivos e ambiente (e outros
  agentes)
• Decompõe tipo de conhecimento em
• Quais são as propriedades relevantes do mundo?
• Como o mundo evolui?
• Como identificar os estados desejáveis do mundo?
• Como interpretar suas percepções?
• Quais as conseqüências de suas ações no mundo?
• Como medir o sucesso de suas ações?
• Como avaliar seus próprios conhecimentos?
• Indica arquitetura e método de resolução de
  problema

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Pergunta cautelosamente evitada até agora ?O que
é inteligência ?

• Quem é mais inteligente?
• Seu médico ou sua empregada doméstica?
• Seu advogado ou sua criança de 1 ano?
• Kasparov ou Ronaldinho?
• Dica baseia sua resposta sobre os sucessos da IA
  nos último 40 anos

32
www.robocup.org

• Novo desafio benchmark e teste de turing para IA
• Competição anual associada a conferencia de IA
• Para sistemas multi-agente situados

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Experimento do Robô Multi-Humano

• Robô simulado por 4 humanos
• 1 Cérebro (1 pessoa), raciocinador
• 2 Braços (1 por pessoa 2 pessoas), atuadores
• 1 sistema de visão (1 pessoa), sensor

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Robô Multi-Humano regras do jogo

• Braços
• não podem ver
• não devem ouvir o que diz o sistema de visão
• tem tato pouco refinado
• podem responder apenas sim ou não ao cérebro
• seguem instruções do cérebro
• Sistema de visão
• não pode fornecer informação sem ter sido
  claramente perguntado pelo cérebro
• pode distinguir diferentes objetos e estimar
  distâncias
• pode mover-se de forma a dar informações visuais
  a partir de diferentes ângulos

• Cérebro
• não pode ver
• fala com todas as partes do robô
• controla os braços indicando
• ângulos de giro
• deslocamento em uma direção e distância dadas
• força a aplicar
• pode fazer perguntas aos braços e sistema de
  visão
• pode pedir para o sistema de visão se deslocar
  para obter outros ângulos de visão
• pode desenhar ambiente em uma folha de papel
• Voluntários?
• Braços e olhos saem da sala...
• Cérebro recebe a tarefa

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Robô Multi-Humano algumas conclusões

• Um modelo do mundo
• é imprescindível e econômico (resume todo o
  ocorrido)
• dá suporte ao raciocínio
• Conhecimento prévio do mundo é importante
• Coordenar diferentes sistemas é complicado
• A percepção e a execução são imperfeitas
• Feedback visual e de força são imprescindíveis
• No mundo real é mais complicado
• tem muito conhecimento implícito
• A maioria dos sistemas de visão não são móveis
• ...

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Bibliografia

• Capítulo 1 e começo do capítulo 2 do AIMA
• Capítulos 1 e 2 do Wooldrigde
• www.aaai.org/AITopics/